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Viewing changes to lib/common/interpret.py

  • Committer: mattgiuca
  • Date: 2008-02-05 01:41:15 UTC
  • Revision ID: svn-v3-trunk0:2b9c9e99-6f39-0410-b283-7f802c844ae2:trunk:409
Moved www/conf and www/common to a new directory lib. This separates the "web"
part of IVLE from what is becoming less web oriented (at least from Apache's
standpoint).
Modified setup.py to install this lib directory correctly and write conf in
the right place. Also adds the lib directory to ivle.pth.

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
 
1
# IVLE
 
2
# Copyright (C) 2007-2008 The University of Melbourne
 
3
#
 
4
# This program is free software; you can redistribute it and/or modify
 
5
# it under the terms of the GNU General Public License as published by
 
6
# the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
 
7
# (at your option) any later version.
 
8
#
 
9
# This program is distributed in the hope that it will be useful,
 
10
# but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
 
11
# MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
 
12
# GNU General Public License for more details.
 
13
#
 
14
# You should have received a copy of the GNU General Public License
 
15
# along with this program; if not, write to the Free Software
 
16
# Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
 
17
 
 
18
# Module: Interpret
 
19
# Author: Matt Giuca
 
20
# Date: 18/1/2008
 
21
 
 
22
# Runs a student script in a safe execution environment.
 
23
#
 
24
# NOTE: This script currently disables cookies. This means students will be
 
25
# unable to write session-based or stateful web applications. This is done for
 
26
# security reasons (we do not want the students to see the IVLE cookie of
 
27
# whoever is visiting their pages).
 
28
# This can be resolved but needs careful sanitisation. See fixup_environ.
 
29
 
 
30
from common import studpath
 
31
import conf
 
32
import functools
 
33
 
 
34
import os
 
35
import pwd
 
36
import subprocess
 
37
import cgi
 
38
 
 
39
# TODO: Make progressive output work
 
40
# Question: Will having a large buffer size stop progressive output from
 
41
# working on smaller output
 
42
 
 
43
CGI_BLOCK_SIZE = 65535
 
44
 
 
45
def interpret_file(req, owner, filename, interpreter):
 
46
    """Serves a file by interpreting it using one of IVLE's builtin
 
47
    interpreters. All interpreters are intended to run in the user's jail. The
 
48
    jail location is provided as an argument to the interpreter but it is up
 
49
    to the individual interpreters to create the jail.
 
50
 
 
51
    req: An IVLE request object.
 
52
    owner: Username of the user who owns the file being served.
 
53
    filename: Filename in the local file system.
 
54
    interpreter: A function object to call.
 
55
    """
 
56
    # Make sure the file exists (otherwise some interpreters may not actually
 
57
    # complain).
 
58
    # Don't test for execute permission, that will only be required for
 
59
    # certain interpreters.
 
60
    if not os.access(filename, os.R_OK):
 
61
        req.throw_error(req.HTTP_NOT_FOUND)
 
62
 
 
63
    # Get the UID of the owner of the file
 
64
    # (Note: files are executed by their owners, not the logged in user.
 
65
    # This ensures users are responsible for their own programs and also
 
66
    # allows them to be executed by the public).
 
67
    try:
 
68
        (_,_,uid,_,_,_,_) = pwd.getpwnam(owner)
 
69
    except KeyError:
 
70
        # The user does not exist. This should have already failed the
 
71
        # previous test.
 
72
        req.throw_error(req.HTTP_INTERNAL_SERVER_ERROR)
 
73
 
 
74
    # Split up req.path again, this time with respect to the jail
 
75
    (_, jail_dir, path) = studpath.url_to_jailpaths(req.path)
 
76
    path = os.path.join('/', path)
 
77
    (working_dir, _) = os.path.split(path)
 
78
    # jail_dir is the absolute jail directory.
 
79
    # path is the filename relative to the user's jail.
 
80
    # working_dir is the directory containing the file relative to the user's
 
81
    # jail.
 
82
    # (Note that paths "relative" to the jail actually begin with a '/' as
 
83
    # they are absolute in the jailspace)
 
84
 
 
85
    return interpreter(uid, jail_dir, working_dir, path, req)
 
86
 
 
87
class CGIFlags:
 
88
    """Stores flags regarding the state of reading CGI output."""
 
89
    def __init__(self):
 
90
        self.started_cgi_body = False
 
91
        self.got_cgi_headers = False
 
92
        self.wrote_html_warning = False
 
93
        self.linebuf = ""
 
94
        self.headers = {}       # Header names : values
 
95
 
 
96
def execute_cgi(interpreter, trampoline, uid, jail_dir, working_dir,
 
97
                script_path, req):
 
98
    """
 
99
    trampoline: Full path on the local system to the CGI wrapper program
 
100
        being executed.
 
101
    uid: User ID of the owner of the file.
 
102
    jail_dir: Absolute path of owner's jail directory.
 
103
    working_dir: Directory containing the script file relative to owner's
 
104
        jail.
 
105
    script_path: CGI script relative to the owner's jail.
 
106
    req: IVLE request object.
 
107
 
 
108
    The called CGI wrapper application shall be called using popen and receive
 
109
    the HTTP body on stdin. It shall receive the CGI environment variables to
 
110
    its environment.
 
111
    """
 
112
 
 
113
    # Get the student program's directory and execute it from that context.
 
114
    (tramp_dir, _) = os.path.split(trampoline)
 
115
 
 
116
    # TODO: Don't create a file if the body length is known to be 0
 
117
    # Write the HTTP body to a temporary file so it can be passed as a *real*
 
118
    # file to popen.
 
119
    f = os.tmpfile()
 
120
    body = req.read()
 
121
    if body is not None:
 
122
        f.write(body)
 
123
        f.flush()
 
124
        f.seek(0)       # Rewind, for reading
 
125
 
 
126
    # Set up the environment
 
127
    # This automatically asks mod_python to load up the CGI variables into the
 
128
    # environment (which is a good first approximation)
 
129
    old_env = os.environ.copy()
 
130
    for k in os.environ.keys():
 
131
        del os.environ[k]
 
132
    for (k,v) in req.get_cgi_environ().items():
 
133
        os.environ[k] = v
 
134
    fixup_environ(req)
 
135
 
 
136
    # usage: tramp uid jail_dir working_dir script_path
 
137
    pid = subprocess.Popen(
 
138
        [trampoline, str(uid), jail_dir, working_dir, interpreter,
 
139
        script_path],
 
140
        stdin=f, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.STDOUT,
 
141
        cwd=tramp_dir)
 
142
 
 
143
    # Restore the environment
 
144
    for k in os.environ.keys():
 
145
        del os.environ[k]
 
146
    for (k,v) in old_env.items():
 
147
        os.environ[k] = v
 
148
 
 
149
    # process_cgi_line: Reads a single line of CGI output and processes it.
 
150
    # Prints to req, and also does fancy HTML warnings if Content-Type
 
151
    # omitted.
 
152
    cgiflags = CGIFlags()
 
153
 
 
154
    # Read from the process's stdout into req
 
155
    data = pid.stdout.read(CGI_BLOCK_SIZE)
 
156
    while len(data) > 0:
 
157
        process_cgi_output(req, data, cgiflags)
 
158
        data = pid.stdout.read(CGI_BLOCK_SIZE)
 
159
 
 
160
    # If we haven't processed headers yet, now is a good time
 
161
    if not cgiflags.started_cgi_body:
 
162
        process_cgi_output(req, '\n', cgiflags)
 
163
 
 
164
    # If we wrote an HTML warning header, write the footer
 
165
    if cgiflags.wrote_html_warning:
 
166
        req.write("""</pre>
 
167
  </div>
 
168
</body>
 
169
</html>""")
 
170
 
 
171
def process_cgi_output(req, data, cgiflags):
 
172
    """Processes a chunk of CGI output. data is a string of arbitrary length;
 
173
    some arbitrary chunk of output written by the CGI script."""
 
174
    if cgiflags.started_cgi_body:
 
175
        if cgiflags.wrote_html_warning:
 
176
            # HTML escape text if wrote_html_warning
 
177
            req.write(cgi.escape(data))
 
178
        else:
 
179
            req.write(data)
 
180
    else:
 
181
        # Break data into lines of CGI header data. 
 
182
        linebuf = cgiflags.linebuf + data
 
183
        # First see if we can split all header data
 
184
        split = linebuf.split('\r\n\r\n', 1)
 
185
        if len(split) == 1:
 
186
            # Allow UNIX newlines instead
 
187
            split = linebuf.split('\n\n', 1)
 
188
        if len(split) == 1:
 
189
            # Haven't seen all headers yet. Buffer and come back later.
 
190
            cgiflags.linebuf = linebuf
 
191
            return
 
192
 
 
193
        headers = split[0]
 
194
        data = split[1]
 
195
        cgiflags.linebuf = ""
 
196
        cgiflags.started_cgi_body = True
 
197
        # Process all the header lines
 
198
        split = headers.split('\r\n', 1)
 
199
        if len(split) == 1:
 
200
            split = headers.split('\n', 1)
 
201
        while True:
 
202
            process_cgi_header_line(req, split[0], cgiflags)
 
203
            if len(split) == 1: break
 
204
            headers = split[1]
 
205
            if cgiflags.wrote_html_warning:
 
206
                # We're done with headers. Treat the rest as data.
 
207
                data = headers + '\n' + data
 
208
                break
 
209
            split = headers.split('\r\n', 1)
 
210
            if len(split) == 1:
 
211
                split = headers.split('\n', 1)
 
212
 
 
213
        # Check to make sure the required headers were written
 
214
        if cgiflags.wrote_html_warning:
 
215
            # We already reported an error, that's enough
 
216
            pass
 
217
        elif "Content-Type" in cgiflags.headers:
 
218
            pass
 
219
        elif "Location" in cgiflags.headers:
 
220
            if ("Status" in cgiflags.headers and req.status >= 300
 
221
                and req.status < 400):
 
222
                pass
 
223
            else:
 
224
                message = """You did not write a valid status code for
 
225
the given location. To make a redirect, you may wish to try:</p>
 
226
<pre style="margin-left: 1em">Status: 302 Found
 
227
Location: &lt;redirect address&gt;</pre>"""
 
228
                write_html_warning(req, message)
 
229
                cgiflags.wrote_html_warning = True
 
230
        else:
 
231
            message = """You did not print a Content-Type header.
 
232
CGI requires that you print a "Content-Type". You may wish to try:</p>
 
233
<pre style="margin-left: 1em">Content-Type: text/html</pre>"""
 
234
            write_html_warning(req, message)
 
235
            cgiflags.wrote_html_warning = True
 
236
 
 
237
        # Call myself to flush out the extra bit of data we read
 
238
        process_cgi_output(req, data, cgiflags)
 
239
 
 
240
def process_cgi_header_line(req, line, cgiflags):
 
241
    """Process a line of CGI header data. line is a string representing a
 
242
    complete line of text, stripped and without the newline.
 
243
    """
 
244
    try:
 
245
        name, value = line.split(':', 1)
 
246
    except ValueError:
 
247
        # No colon. The user did not write valid headers.
 
248
        if len(cgiflags.headers) == 0:
 
249
            # First line was not a header line. We can assume this is not
 
250
            # a CGI app.
 
251
            message = """You did not print a CGI header.
 
252
CGI requires that you print a "Content-Type". You may wish to try:</p>
 
253
<pre style="margin-left: 1em">Content-Type: text/html</pre>"""
 
254
        else:
 
255
            # They printed some header at least, but there was an invalid
 
256
            # header.
 
257
            message = """You printed an invalid CGI header. You need to leave
 
258
a blank line after the headers, before writing the page contents."""
 
259
        write_html_warning(req, message)
 
260
        cgiflags.wrote_html_warning = True
 
261
        # Handle the rest of this line as normal data
 
262
        process_cgi_output(req, line + '\n', cgiflags)
 
263
        return
 
264
 
 
265
    # Read CGI headers
 
266
    value = value.strip()
 
267
    if name == "Content-Type":
 
268
        req.content_type = value
 
269
    elif name == "Location":
 
270
        req.location = value
 
271
    elif name == "Status":
 
272
        # Must be an integer, followed by a space, and then the status line
 
273
        # which we ignore (seems like Apache has no way to send a custom
 
274
        # status line).
 
275
        try:
 
276
            req.status = int(value.split(' ', 1)[0])
 
277
        except ValueError:
 
278
            message = """The "Status" CGI header was invalid. You need to
 
279
print a number followed by a message, such as "302 Found"."""
 
280
            write_html_warning(req, message)
 
281
            cgiflags.wrote_html_warning = True
 
282
            # Handle the rest of this line as normal data
 
283
            process_cgi_output(req, line + '\n', cgiflags)
 
284
    else:
 
285
        # Generic HTTP header
 
286
        # FIXME: Security risk letting users write arbitrary headers?
 
287
        req.headers_out[name] = value
 
288
    cgiflags.headers[name] = value
 
289
 
 
290
def write_html_warning(req, text):
 
291
    """Prints an HTML warning about invalid CGI interaction on the part of the
 
292
    user. text may contain HTML markup."""
 
293
    req.content_type = "text/html"
 
294
    req.write("""<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Strict//EN"
 
295
"http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-strict.dtd">
 
296
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">
 
297
<head>
 
298
  <meta http-equiv="Content-Type"
 
299
    content="text/html; charset=utf-8" />
 
300
</head>
 
301
<body style="margin: 0; padding: 0; font-family: sans-serif;">
 
302
  <div style="background-color: #faa; border-bottom: 1px solid black;
 
303
    padding: 8px;">
 
304
    <p><strong>Warning</strong>: %s
 
305
  </div>
 
306
  <div style="margin: 8px;">
 
307
    <pre>
 
308
""" % text)
 
309
 
 
310
location_cgi_python = os.path.join(conf.ivle_install_dir,
 
311
    "bin/trampoline")
 
312
 
 
313
# Mapping of interpreter names (as given in conf/app/server.py) to
 
314
# interpreter functions.
 
315
 
 
316
interpreter_objects = {
 
317
    'cgi-python'
 
318
        : functools.partial(execute_cgi, "/usr/bin/python",
 
319
            location_cgi_python),
 
320
    # Should also have:
 
321
    # cgi-generic
 
322
    # python-server-page
 
323
}
 
324
 
 
325
def fixup_environ(req):
 
326
    """Assuming os.environ has been written with the CGI variables from
 
327
    apache, make a few changes for security and correctness.
 
328
 
 
329
    Does not modify req, only reads it.
 
330
    """
 
331
    env = os.environ
 
332
    # Comments here are on the heavy side, explained carefully for security
 
333
    # reasons. Please read carefully before making changes.
 
334
 
 
335
    # Remove HTTP_COOKIE. It is a security risk to have students see the IVLE
 
336
    # cookie of their visitors.
 
337
    try:
 
338
        del env['HTTP_COOKIE']
 
339
    except: pass
 
340
 
 
341
    # Remove DOCUMENT_ROOT and SCRIPT_FILENAME. Not part of CGI spec and
 
342
    # exposes unnecessary details about server.
 
343
    try:
 
344
        del env['DOCUMENT_ROOT']
 
345
    except: pass
 
346
    try:
 
347
        del env['SCRIPT_FILENAME']
 
348
    except: pass
 
349
 
 
350
    # Remove PATH. The PATH here is the path on the server machine; not useful
 
351
    # inside the jail. It may be a good idea to add another path, reflecting
 
352
    # the inside of the jail, but not done at this stage.
 
353
    try:
 
354
        del env['PATH']
 
355
    except: pass
 
356
 
 
357
    # Remove SCRIPT_FILENAME. Not part of CGI spec (see SCRIPT_NAME).
 
358
 
 
359
    # PATH_INFO is wrong because the script doesn't physically exist.
 
360
    # Apache makes it relative to the "serve" app. It should actually be made
 
361
    # relative to the student's script.
 
362
    # TODO: At this stage, it is not possible to add a path after the script,
 
363
    # so PATH_INFO is always "".
 
364
    path_info = ""
 
365
    env['PATH_INFO'] = path_info
 
366
 
 
367
    # PATH_TRANSLATED currently points to a non-existant location within the
 
368
    # local web server directory. Instead make it represent a path within the
 
369
    # student jail.
 
370
    (username, _, path_translated) = studpath.url_to_jailpaths(req.path)
 
371
    if len(path_translated) == 0 or path_translated[0] != os.sep:
 
372
        path_translated = os.sep + path_translated
 
373
    env['PATH_TRANSLATED'] = path_translated
 
374
 
 
375
    # CGI specifies that REMOTE_HOST SHOULD be set, and MAY just be set to
 
376
    # REMOTE_ADDR. Since Apache does not appear to set this, set it to
 
377
    # REMOTE_ADDR.
 
378
    if 'REMOTE_HOST' not in env and 'REMOTE_ADDR' in env:
 
379
        env['REMOTE_HOST'] = env['REMOTE_ADDR']
 
380
 
 
381
    # SCRIPT_NAME is the path to the script WITHOUT PATH_INFO.
 
382
    script_name = req.uri
 
383
    if len(path_info) > 0:
 
384
        script_name = script_name[:-len(path_info)]
 
385
    env['SCRIPT_NAME'] = script_name
 
386
 
 
387
    # SERVER_SOFTWARE is actually not Apache but IVLE, since we are
 
388
    # custom-making the CGI request.
 
389
    env['SERVER_SOFTWARE'] = "IVLE/" + str(conf.ivle_version)
 
390
 
 
391
    # Additional environment variables
 
392
    env['HOME'] = os.path.join('/home', username)